1°STL SPCL
Thème :
D’une image à l’autre
propriétés lumineuses des SURFACES : luminance
Lorsque l’on fait une mesure de lumière avec son appareil photo, il s’agit toujours d’une mesure en lumière réfléchie.
En effet, la lumière qui atteint la cellule photoélectrique de l’appareil photo provient de la source de lumière qui éclaire la scène, renvoyée, réfléchie par le sujet, vers l’appareil photo.
1. L’albédo :
L’albédo indique le pouvoir de réflexion d’une matière.
Un morceau de velours noir nous paraît sombre parce qu’il réfléchit peu de lumière (5 à 10 % environ).
Une feuille blanche nous paraît claire parce qu’elle réfléchit beaucoup de lumière (80 % environ).
Les cellules photoélectriques sont étalonnées pour donner une mesure précise pour un sujet moyen réfléchissant 18 % de lumière.
Vous pouvez très bien vous imprimer une charte gris neutre vous-même, avec une simple imprimante, sur un bristol, sans avoir à vous casser la tête pour obtenir un gris a 18 % presque gratuite !
Il suffit d’imprimer une alternance de carrés noirs et blancs d’un demi-centimètre sur un demi-centimètre, ou plus petit c’est encore mieux.
1.1. Utilisation du radiomètre :
1) Obturez l'entrée du tube du radiomètre, en tournant le porte-filtre jusqu'au repère " O ".
2) Mettez l'interrupteur arrêt-marche sur " marche ".
3) Utilisez l'amplification maximale en tournant les deux boutons à fond dans le sens des flèches.
4) Si l'aiguille n'indique pas zéro, amenez la à cette position en agissant, avec le tournevis fin, sur la vis placée au fond de la petite ouverture repérée sur le dessus de l'appareil.
5) Réduisez l'amplification de moitié en tournant les boutons dans le sens contraire des flèches.
6) Mettez sur " arrêt ".
7) Réglez la hauteur du radiomètre et la position de la source lumineuse.
8) Placez la mire à étudier
9) Recouvrez la cible avec une référence blanche (par exemple une feuille de papier Canson blanc mat 180g/m2 ), placée horizontalement ; vous pouvez la poser sur un petit cadre entourant la cible.
10) Allumez les lampes et mettre le radiomètre en position " marche ".
11) Choisissez le filtre souhaité et réglez l'amplification avec le bouton de gauche (réglage gros) sur 100%. Si c'est impossible, changer de diaphragme.
12) Enlevez la feuille blanche et lisez l'indication X de l'aiguille. Si l'éclairement n'a pas changé entre les deux mesures, X représente la valeur en pourcentage, de la réflectance de la substance étudiée dans la bande spectrale correspondant au filtre utilisé.
Réflectance = puissance rayonnante réfléchie / puissance rayonnante reçue
13) En recommençant l'opération avec les autres filtres disponibles, vous obtiendrez 5 points de la courbe de réflectance de la substance étudiée.
1.2. Codage des image :
Réflectance canal Rouge
Réflectance canal Vert
Réflectance Canal Bleu Blanc
Gris Noir Rouge
Vert Bleu
2. Comment Utiliser une Charte Gris Neutre ?
Imaginons que nous sommes en train de photographier ces deux sujets séparément, sous un beau soleil, sans nuage.
Convenons que d’une prise de vue à l’autre, la lumière sera absolument identique en intensité.
La cellule, au moment de la mesure, ne sait pas à quel sujet elle a à faire.
Sur un sujet en velours noir, elle réagit comme s’il s’agissait d’un sujet normal ayant un pouvoir de réflexion de 18 % qui serait mal éclairé !
Pour compenser ce qu’elle croit être un manque de lumière, la cellule va nous proposer un temps de pose plus long ou un diaphragme plus ouvert pour laisser entrer plus de lumière.
Résultat, notre morceau de velours ne sera pas noir, la pellicule ou le capteur numérique va recevoir trop de lumière et notre tissu de velours apparaîtra gris.
De la même manière, la feuille blanche sera considérée par la cellule comme un sujet normal au pouvoir de réflexion de 18 %, qui serait inondé de lumière !
Notre cellule dans ce cas, nous propose de laisser entrer dans l’appareil photo quatre fois moins de lumière (80 % / 18 % = 4x environ).
Le couple vitesse/diaphragme proposé sera erroné de deux valeurs.
Ou le diaphragme sera trop fermé de deux crans ou le temps de pose sera trop court de deux valeurs.
Un carton gris, réfléchissant exactement 18 % de la lumière qu’il reçoit, sert d’“étalon” pour adopter le bon couple vitesse/diaphragme quelle que soit la nature du sujet photographié, sa couleur, son pouvoir de réflexion.
Cette carte grise à 18% est une aide pour la mesure de la lumière, pas un appareil pour mesurer la lumière.
Placez la charte gris neutre près du sujet et orientez-là vers l’appareil photo.
Formez un angle de 45° avec l’axe de prise de vue et la source de lumière.
3. Construire une charte de gris et de couleurs :
code : …. ;…. ;…… code : …. ;…. ;……
Code : … ; … ; … Code : /
Code : … ; … ; … Code : … ; … ; …
4. MODELISATION DE LA CONSTRUCTION D'UNE IMAGE SATELLITALE.
O : Pour étudier les mouvements de l´atmosphère, nous utilisons des images satellitales.
P : Comment obtient-on et utilise-t-on ces images ?
Vous allez utiliser des données qui vont nous permettre de simuler le fonctionnement d'un satellite défilant comme le satellite SPOT. Ce satellite contient des radiomètres qui enregistrent en permanence les rayonnements émis par la surface terrestre. Il y a trois types de radiomètres qui sont sensibles chacun à une gamme de longueurs d'ondes: le vert, le rouge ou l'infrarouge proche. Ces trois gammes sont appelées les canaux. Chaque photodiode d'un radiomètre traduit en un signal électrique le rayonnement émis par une surface minimale enregistrable appelée pixel (un carré de 20m par 20m pour SPOT).
Les valeurs sont transmises au sol et sont traitées par des ordinateurs qui transforment chaque valeur en un petit carré (pixel) dont la couleur dépend de la valeur mesurée.
Le rayonnement émis par une surface est appelé luminance. Le tableau suivant indique la luminance de différents échantillons pour chaque canal (les différents canaux peuvent être obtenus en plaçant un filtre entre l'échantillon et le radiomètre).
papie r blanc
papie r noir
résineux verts
résineux secs
feuillus verts
feuillus secs
sable sec
sable mouillé
eau
sans filtre 53 22 31 33 29 40 31 28 36
filtre vert 23 8 20 18 22 21 14 12 22
filtre rouge 25 6 20 18 22 21 14 11 20
filtre infra
rouge 8 6 7 7 8 8 7 7 7
1. Expliquez simplement les variations observées dans les luminances enregistrées sans filtre.
2. Montrez que la luminance enregistrée sans filtre ne permet pas toujours de distinguer deux échantillons et que l'utilisation d'un filtre permet de compenser cette lacune.
Remarque : la précision maximale obtenue est de 1, c'est-à-dire par exemple que 20 et 21 ne sont pas significativement différents.
3. Expliquez l'effet du filtre sur un exemple.
4. Indiquez dans les tableaux ci-dessous les valeurs de la luminance enregistrée dans les canaux vert et rouge par un satellite qui passerait au-dessus de ce paysage.
feuillus verts
feuillus verts
résineux verts
résineux secs
résineux verts sable
mouillé
sable sec feuillus verts
feuillus secs
résineux verts
eau eau sable
mouillé
sable sec feuillus verts
5. L'ensemble des pixels dans un canal donné peut être partagé en trois classes de luminance comprenant un nombre à peu près égal de cases. On attribue ensuite à chaque classe de luminance une nuance de couleur.
Répartissez en trois classes d'effectifs à peu près équivalents les pixels du paysage proposé. Associez à chaque classe un niveau de gris (clair, moyen et foncé) et représentez dans deux tableaux l'image en niveaux de gris du paysage dans les canaux vert et rouge.
luminances dans le canal vert image dans le canal
3 classes:
- - -
luminances dans le canal rouge image dans le canal
3 classes:
- - -
6. Habituellement, de fausses couleurs sont arbitrairement attribuées : Rouge pour ce qui est détecté dans l´infrarouge, vert pour ce qui est détecté dans le rouge et bleu pour le vert.
Sur deux transparents, représenter les couleurs et l´intensité des réflectances (par l´intensité de la couleur). Superposez vos transparents, l´image que vous voyez reflète-t elle la réalité ? Expliquez.
7. Une photographie résulte de l'impression d'un film d'argent par les rayonnements lumineux visibles. Expliquez les différences entre une photographie et une image satellitale.
